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Die Erfindung betrifft ein lineares Stellglied gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Elektrisch betriebene lineare Stellglieder werden weithin in konstruktiven Strukturen verwendet, in denen eine lineare Bewegung zum Ein- bzw. Verstellen beweglicher Teile verwendet wird. Dabei ist es egal, ob es sich nun um bewegliche Teile, die um eine Achse drehbar sind, oder um bewegliche Teile, die linear verlagerbar sind, handelt. So werden lineare Stellglieder in Möbelteilen, Krankenhaus- und Pflegebetten, Patienten-Hebeeinrichtungen, in Fahrzeugen, Booten und Luftfahrzeugen, Maschinen und Aufbereitungsanlagen, Satellitenschüsseln, Solartafeln etc. verwendet. Das Stellglied wird typischerweise in einer Konstruktion mittels einer hinteren Halterung oder Lagerung an dem hinteren Ende des Stellgliedes und mittels einer vorderen Halterung oder Lagerung an dem Aktivierungselement befestigt, das typischerweise als rohrförmige Stange in Erscheinung tritt.
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Sowohl bei der hinteren Lagerung als auch bei der vorderen Lagerung gibt es typischerweise ein Augen- oder ein Gabellager für eine Welle, und zwar typischerweise in der Form eines kurzen Wellenabschnitts oder eines Bolzens. Als Beispiele für entsprechende Halterungen oder Lagerungen, im Folgenden auch einfach als „Lager” wiedergegeben, kann man auf
WO 2005/079134 A2 von LINAK AS Bezug nehmen, worin sowohl die hintere Lagerung als auch die vordere Lagerung ein Auge ist. Dies ist auch bei
US 2,531,109 von Capmann der Fall, worin ein lineares Stellglied für die Landeräder von Flugzeugen offenbart ist. In
US 2,465,601 von Ochtman ist die vordere Lagerung gleichermaßen ein Auge, obwohl sie als ein separates Element gestaltet ist, das in das Ende des rohrförmigen Aktivierungselements derart eingeschraubt werden kann, dass es möglich wird, das Auge zu der Konstruktion, in der das Stellglied enthalten ist, eingestellt oder verstellt werden kann.
DE 20 2004 002 254 U1 von Dewert Antriebs- und Systemtechnik GmbH & Co. offenbart ein lineares Stellglied, bei dem die hintere Halterung ein Gabellager ist, während die vordere Halterung ein Auge ist, das ganz einfach als ein Loch in dem freien Ende des rohrförmigen Aktivierungselements ausgebildet ist.
DE 299 19 214 U1 von Dewert Antriebs- und Systemtechnik GmbH & Co. offenbart ein lineares Stellglied, bei dem sowohl die hintere Halterung als auch die vordere Halterung ein Gabellager ist. Eine spezielle Ausführungsform eines linearen Stellgliedes, basierend auf einem U-Profil, ist in
DE 203 02 137 U1 von Dewert Antriebs- und Systemtechnik GmbH & Co. offenbart, aber auch in diesem Fall sind sowohl die hintere Halterung als auch die vordere Halterung als ein Auge ausgestaltet. Allen vorstehend aufgeführten Konstruktionen ist gemeinsam, dass die Halterungen bzw. Lagerungen eine Bewegung des Stellgliedes um nur eine Achse erlauben.
US 6,202,803 B1 von Lang offenbart ein lineares Stellglied zum Verstellen von Vorflügeln (den vorderen Kanten am Flugzeug) und von Landeklappen an einem Flugzeug. Hierbei ist die hintere Lagerung und die vordere Lagerung mit einem Pendelrollenlager ausgestaltet, wobei es sich um eine aufwändige, störende und teure Konstruktion handelt, die nicht immer dem Wunsch nach einem Stellglied gerecht wird, das in der Lage sein soll, sich um mehr als eine Achse zu bewegen. Weiterhin sind eine hintere Lagerung oder eine vordere Lagerung mit einem Pendelrollenlager ziemlich voluminös und erhöhen weiterhin die Einbaulänge des Stellgliedes.
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Zweck der Erfindung ist es, ein elektrisch angetriebenes lineares Stellglied mit einem Lager zur Verfügung zu stellen, womit das lineare Stellglied in die Lage versetzt wird, sich ohne die Verwendung eines Pendelrollenlagers um mehr als eine Achse zu drehen bzw. verschwenkt zu werden.
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Dies wird gemäß der Erfindung durch Ausgestaltung eines linearen Stellgliedes, wie in Anspruch 1 angegeben, dadurch erreicht, dass wenigstens ein Lager, mittels dessen das Stellglied in einer Konstruktion befestigt werden kann, in der das Stellglied enthalten sein soll, eine erste Achse umfasst, um die das Stellglied schwenken bzw. sich drehen kann, und wobei die erste Achse in einem Element in dem Lager angeordnet ist, wobei dieses Element um eine zweite, zu der ersten Achse senkrechte Achse schwenken bzw. sich drehen kann. Somit kann sich das Lager um zwei Achsen drehen bzw. um diese schwenken, was in den meisten Fällen das Problem löst, dass das lineare Stellglied nicht in der Lage ist, um mehr als eine Achse gedreht bzw. verschwenkt zu werden; weiterhin ist die Lösung relativ einfach und kann somit relativ preiswert realisiert werden, so dass diese Lösung in weiten Bereichen verwendet werden kann. Ferner kann die Konstruktion relativ klein und kurz gehalten werden, d. h. die Einbaulänge des Stellgliedes wird nicht erhöht oder zumindest nicht beträchtlich vergrößert.
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Das Element kann natürlich als eine separate Einheit gestaltet und in einer Ausnehmung bzw. einem Rezess in dem hinteren Lager angebracht werden. In einer Ausführungsform ist das Element in einem Einsatz angeordnet, der sich in einer Ausnehmung in dem Lager befindet. Das Element kann somit fertig bearbeitet und dann in dem Einsatz angeordnet werden, der als eine Verbindungseinheit in einem Einsatz in dem Lager, der für diesen Zweck vorgesehen ist, platziert wird. In einer Ausführungsform ist das Element als ein zylindrisches Teil ausgestaltet, wobei die erste Achse senkrecht zu der längs gerichteten Achse des zylindrischen Teils angeordnet ist. Das Element kann als Einheit als ein zylindrisches Teil mit einer quer verlaufenden Öffnung gegossen werden, oder es kann aus einer Stange mit einem kreisförmigen Querschnitt hergestellt werden, wobei in diesem eine quer gerichtete Öffnung mittels Bobrens oder auf eine andere Art und Weise erzeugt wird. Der Einsatz kann ein einzelnes Element sein, oder er kann aus mehreren Teilen bestehen, was davon abhängt, welche Konstruktion passender für die vorhandene Konstruktion ist. In einer Ausführungsform ist der Einsatz als zwei getrennte Teile ausgestaltet, die sich diametral zueinander entgegengesetzt an dem Element befinden. Die Herstellung der zwei Teile ist relativ einfach, denn sie können identisch sein, und das Lager ist gleichermaßen einfach, da es nur notwendig ist, die Teile während des Einsetzens in die Ausnehmungen in dem Lager um das Element herum fest zu halten. In einer Ausführungsform sind die zwei getrennten Teile als flache, kastenförmige Elemente ausgestaltet, wobei die zu dem zylindrischen Teil hin gerichtete Seite als eine teilweise zylindrische Oberfläche ausgestaltet ist, die in die äußere Seite des zylindrischen Teils passend ausgebildet ist. Die Ausnehmung in dem hinteren Lager kann somit rechtwinklig sein, und dadurch, dass die Oberflächen an der Seite der hinteren Lagerung senkrecht zu der ersten Achse eben sind, kann die Ausgestaltung einfach sein, während die Halterung des Elementes leicht vonstatten kann.
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Es versteht sich, dass die Lagerung entweder eine hintere Lagerung oder eine vordere Lagerung, also ein hinteres Lager, oder ein vorderes Lager sein kann, was von der spezifischen Anordnung abhängt, in die das Stellglied einbezogen werden soll. Es versteht sich, dass das lineare Stellglied weiterhin mit sowohl einer vorderen Lagerung als auch einer hinteren Lagerung der vorliegenden Art ausgestattet sein kann.
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Für lineare Stellglieder, die besonders Erschütterungen, Vibrationen und unbeabsichtigten Bewegungen in der Konstruktion, in dar das Stellglied einbezogen ist, ausgesetzt sind, kann das vordere Lager oder, alternativ, das hintere Lager mit einer oblongen Öffnung für die erste Achse ausgebildet sein. So kann es einigermaßen vermieden werden, dass das lineare Stellglied unbeabsichtigten Bewegungen und Vibrationen in der Konstruktion ausgesetzt wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Ausbildungsform der Erfindung hervor, die nachfolgend noch eingehender unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben wird, in der
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1 eine perspektivische Ansicht eines Stellglieds, betrachtet von dem hinteren Ende her, zeigt;
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2 einen Längsschnitt durch das Stellglied zeigt;
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3 eine perspektivische Ansicht einer hinteren Lagerung, betrachtet vom hinteren Ende her, zeigt;
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4 eine hintere Lagerung mit einem Lagerbolzen zeigt;
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5 eine Explosionsdarstellung der hinteren Lagerung zeigt; und
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6 die hintere Lagerung der 5 zeigt, die um die vertikale Achse in der Längsachse des hinteren Lagers gedreht bzw. ge- oder verschwenkt wird.
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Wie aus 1 und 2 der Zeichnungen erkennbar wird, werden die Hauptkomponenten des Stellglieds von einem Gehäuse 1, einem umkehrbaren Elektromotor 2, einer als Reduktionsgetriebe ausgebildeten Transmission 3, einer Spindel 4, einer Spindelmutter 5, einem Aktivierungselement 6 in der Form eines rohrförmigen Kolbens, auch bekannt als inneres Rohr, einer Führung 7 dafür, auch bekannt als das äußere Rohr, und schließlich einem hinteren oder rückwärtigen Lager (auch als Halterung oder Lagerung zu bezeichnen) 8 und einem vorderen Lager (auch als Halterung oder Lagerung zu bezeichnen) 9 gebildet.
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In der gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuse 1 festigkeitsbedingt aus Gussmetall, wie z. B. Aluminium hergestellt und umfasst einen ersten becherförmigen Teil 1a und einen zweiten Teil 1b, der als eine End-Abdeckung ausgestaltet ist, die auf dem Ende des ersten Teils 1a mittels Schrauben angebracht wird. Das äußere Rohr 7, das ein aus Metall wie Aluminium extrudiertes Rohr ist, wird mit einem Ende in dem ersten Teil 1a des Gehäuses gelagert.
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Über das Reduktionsgetriebe 3 treibt der Elektromotor 2 die Spindel 4 an, die mit einem Lager 10 an einem Ende in die hintere Halterung oder Lagerung eingebettet ist. Die Spindelmutter 5, die auf der Spindel 4 sitzt, ist gegen Drehung gesichert und bewegt sich deshalb auf der Spindel in Abhängigkeit von der Drehrichtung derselben vor und zurück. Das rohrförmige Aktivierungselement 6, das sich in der Führung 7 befindet, ist mit einem Ende an der Spindelmutter 5 befestigt und folgt damit deren Bewegung, d. h. es wird in der Führung 7 nach vorn verlagert oder zurückgezogen, und zwar abhängig davon, ob sich die Spindelmutter 5 auf der Spindel rückwärts oder vorwärts bewegt.
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Wie man aus 3 erkennt, ist die hintere Lagerung 8 als ein separates Teil aus Gussmetall niedrigen Gewichts ausgebildet. Die hintere Lagerung umfasst einen ersten Teil 8a, mittels dessen sie in dem Gehäuse 1 angebracht ist, genauer gesagt in dem zweiten Teil 1b des Gehäuses, nämlich der End-Abdeckung, sowie außerdem einen zweiten Teil 8b, der durch ein Loch in dem zweiten Teil 1b des Gehäuses vorgesehenes Loch hindurch reicht, das für diesen Zweck vorgesehen ist. An dem Durchgang des ersten Teils 8a in den zweiten Teil 8b der hinteren Lagerung ist ein hexagonaler Kragen 11 angeordnet, der in einer entsprechenden Ausnehmung in dem zweiten Teil 1b, der End-Abdeckung des Gehäuses, aufgenommen werden kann. Die hintere Lagerung kann somit in Schritten von 30° eingestellt bzw. verstellt werden, um ihre Position der Struktur oder der Konstruktion anzupassen, in der das Stellglied aufgenommen ist. Es versteht sich, dass andere Schritte bei dem Drehen angewendet werden können, beispielsweise können der Kragen und die entsprechende Ausnehmung dodekagonal (zwölfseitig) sein, so dass die hintere Lagerung in Schritten von 15° eingestellt oder verstellt werden kann. Die hintere Lagerung 8 wird mittels einer Mutter 12 gehalten, die an dem zweiten Teil 8b der hinteren Lagerung angeordnet ist, wobei sie von dem Gehäuse hervorragt, und sie ist auf einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 13 gegen die äußere Seite des zweiten Teils 1b des Gehäuses aufgeschraubt. Zwischen dem hexagonalen Kragen 11 und dem mit Gewinde versehenen Abschnitt 13 sind Ringnuten 14 für eine Dichtung angeordnet. Ein zylindrischer Teil des ersten Teils 8a der hinteren Lagerung ist mit einer zylindrischen Ausnehmung ausgerüstet, die als Bett für das Lager 10 am Ende der Spindel 3 funktioniert.
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Der zweite Teil 8b der hinteren Lagerung, der aus dem Gehäuse 1 hervorragt, weist eine rechtwinklige Ausnehmung 15, auch als Rezess zu bezeichnen, mit zwei einander gegenüber liegend angeordneten Endwandungen 15a, 15b und zwei einander gegenüberliegenden Seitenwandungen 15c, 15d auf. Die Ausnehmung 15 ist dazu bestimmt, ein Element 16 aufzunehmen, das in einem Einsatz 17 angeordnet ist. In dem Element 16 befindet sich ein Auge 18, das die Form eines Durchgangsloches mit kreisförmigem Querschnitt aufweist. Das Stellglied kann mittels eines Bolzens 19 oder eines Wellenabschnitts durch das Auge 18 gehaltert werden, oder auch dadurch, dass das Stellglied mit dem Auge 18 auf einer Welle oder einem Schwenkzapfen in der Konstruktion, in der das Stellglied aufzunehmen ist, positioniert wird. Das Stellglied wird so in die Lage versetzt, sich um den Bolzen, wahlweise um den Wellenabschnitt, die Welle oder den Wellenzapfen zu drehen oder darum zu schwenken.
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Das Element 16 ist ein ”zylindrisches Teil”, das mit den Endflächen 19 an bzw. in den Seitenwänden 15c, 15d der Ausnehmung 15 eingebettet ist. Das Element 16 besteht aus zwei Hälften 16a, 16b, wobei die einander zugewandten Wände eine halbzylindrische Höhlung 18a, 18b aufweisen und zusammen das Auge 18 bilden. Die äußere Wand der beiden Hälften 16a, 16b des Elements ist als ein Teil einer zylindrischen Oberfläche ausgestaltet, wobei die zwei zylindrischen Oberflächen die äußere zylindrische Wandung 20 des Elements 16 bilden.
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Das Element 16 wird in einem Einsatz 17 aufgenommen, der in die rechteckförmige Ausnehmung 15 des rückwärtigen Lagers 8 passt. Der Einsatz wird von zwei getrennten Teilen 17a, 17b gebildet, wobei die zwei Seiten, die zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, mit einer zylindrischen Oberfläche 21 ausgeformt sind, die der zylindrischen Wandung 20 des Elements 16 derart entspricht, dass das Element 16 um seine längs gerichtete Achse in dem Einsatz drehen bzw. schwenken kann. Der Einsatz 17 mit dem Element 16 wird als eine Einheit in dem rechtwinkligen Rezess 15 des rückwärtigen Lagers dadurch aufgenommen, dass der Einsatz mit dem Element zwischen die Endwandungen 15a, 15b in der Ausnehmung passt.
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Wie man zum Beispiel aus den 1 und 3 erkennt, ist die hintere Lagerung mit zwei einander entgegengesetzt angeordneten ebenen Oberflächen 22, 23 ausgebildet, was das Halter der hinteren Lagerung zwischen zwei Ulmen oder Streben in einer Konstruktion erleichtert. Weiterhin können die zwei Holme, wenn sie dichtauf gegen die zwei ebenen Seitenflächen 22, 23 an dem hinteren Lager positioniert sind, wirksam verhindern, dass der Einsatz 17 und das Element 16 seitwärts aus der Ausnehmung 18 in dem hinteren Lager 8 herausgleiten.
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Das Stellglied kann sich so um den Bolzen, alternativ den Wellenabschnitt, die Welle oder den Wellenzapfen drehen bzw. darum schwenken, und darüber hinaus ist das Stellglied in der Lage, sich relativ zu dem Element zu drehen bzw. in Bezug darauf zu verschwenken, wobei der Bolzen durch das Auge hindurchgeht. Ferner ist das Stellglied in der Lage, sich um die Längsachse des Auges herum zu drehen bzw. um diese zu schwenken, wie es ebenso in der Lage ist, um eine dazu rechtwinklig verlaufende Achse zu schwenken bzw. zu drehen, nämlich die Drehachse des Elements, wozu auf 6 der Zeichnung verwiesen wird. Weiterhin wird eine Drehung um die Längsachse des Stellgliedes blockiert, da in vorteilhafter Weise das Aktivierungselement 6 gegen Rotation in der Führung 7 gesichert ist.
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Wie man aus den 1 und 2 der Zeichnung erkennt, ist die vordere Lagerung 9 weiterhin als separate Komponente ausgebildet, die zum Beispiel aus schmiedbarem Stahl oder aus leichtgewichtigem Gussmetall hergestellt ist. Das vordere Lager umfasst einen ersten Teil 9a, nämlich einen zylindrischen Teil, mittels dessen die vordere Lagerung in einem äußeren Ende des rohrförmigen Aktivierungselements 6 befestigt ist. Ein zweiter Teil 9b des vorderen Lagers weist eine Öffnung 24 auf, die als ein oblonges Durchgangsloch ausgestaltet ist. Das Stellglied kann mittels der vorderen Lagerung 9 in einer ähnlichen Weise wie die hintere Lagerung 8 mittels eines Bolzens oder eines Wellenabschnitts durch die Öffnung 24 hindurch oder dadurch gelagert werden, dass das Stellglied mit der Öffnung 24 über einer Welle oder einem Wellenzapfen in der Konstruktion angebracht wird, in die das Stellglied eingebaut ist. Das Stellglied ist somit in der Lage, um den Bolzen, alternativ den Wellenabschnitt, die Welle oder den Wellenzapfen zu schwenken bzw. sich darum zu drehen. Weiterhin ist das Stellglied in der Lage, sich axial zu verlagern, oder, umgekehrt betrachtet, kann die Konstruktion, in die das Stellglied eingebunden ist, sich bewegen, ohne das Stellglied zu beeinflussen, indem sich der Bolzen oder alternativ der Wellenabschnitt, die Welle oder der Wellenzapfen in der oblongen Öffnung 24 verlagert. Das vordere Lager 9 kann ebenfalls in solch einer Weise angeordnet oder gestaltet werden, dass es in die Lage versetzt wird, sich relativ zu dem Stellglied zu drehen bzw. in Bezug darauf zu verschwenken. Wie man aus 2 erkennt, ist das rohrförmige Aktivierungselement 6 auf die Spindelmutter 5 geschraubt. Indem man eine Anzahl Windungen frei lässt, versetzt man das Aktivierungselement 6 mit der vorderen Lagerung 9 in die Lage, eine drehende Bewegung auszuführen. Das gleiche wird in dem Fall möglich, in dem die vordere Lagerung 9 mit Windungen in dem Ende des rohrförmigen Aktivierungselements 6 angebracht bzw. gelagert ist. Wahlweise kann das vordere Lager 9 so ausgestaltet werden, dass die zwei Teile 9a, 9b davon sich relativ zu einander drehen können, d. h. der erste Teil 9a ist im Ende des Aktivierungselements fest angebracht, während der andere Teil 9b mit der Öffnung 24 in der Lage sein wird, sich relativ dazu zu drehen bzw. zu schwenken. Es versteht sich, dass die vordere Lagerung ebenso wie die hintere Lagerungs 8 mit einem Auge ausgestaltet sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/079134 A2 [0003]
- US 2531109 [0003]
- US 2465601 [0003]
- DE 202004002254 U1 [0003]
- DE 29919214 U1 [0003]
- DE 20302137 U1 [0003]
- US 6202803 B1 [0003]
